В прошлых исследованиях на ряде животных моделей заболеваний головного мозга, включая инсульт, болезнь Альцгеймера и Паркинсона, G-CSF считался перспективным средством лечения. Однако при испытании на людях с участием более 400 пациентов с инсультом G-CSF не улучшил результаты лечения, поэтому энтузиазм по поводу него уменьшился.В исследованиях, проведенных на людях, было невозможно определить, успешно ли G-CSF экспрессируется в головном мозге пациентов, что могло бы объяснить расхождение результатов у людей и мышей.
Чтобы тщательно проверить эффективность любых методов генной терапии на людях, очень важно установить, что ген экспрессируется у участников теста.Признавая, что отсутствие технологии для проверки экспрессии генов у людей является центральной проблемой в таких исследованиях, Филип К. Лю, доктор философии, из Центра биомедицинской визуализации Мартиноса при Гарвардской медицинской школе, и его сотрудники, доктора наук. Х. Прентис и Дж. Ву из Атлантического университета Флориды разработали новую систему доставки G-CSF и мониторинга лечения.
МРТ использовали для подтверждения успешного введения и экспрессии G-CSF, доставленного в мозг, с помощью генной терапии. МРТ также использовалась для мониторинга эффективности лечения экспериментально индуцированной ишемии мозга.
О работе сообщается в июльском выпуске Gene Therapy.«Это новое, быстрое, неинвазивное введение и оценка генной терапии потенциально может быть успешно перенесено на людей», — говорит Ричард Конрой, доктор философии, директор отдела прикладных наук и технологий NIBIB. «Использование МРТ для конкретного изображения и проверки экспрессии генов теперь дает нам гораздо более четкое представление о том, насколько эффективна генная терапия. Резкое снижение атрофии мозга у мышей, если оно будет подтверждено на людях, может привести к высокоэффективному неотложному лечению инсульт и другие заболевания, которые часто вызывают повреждение головного мозга, например, сердечный приступ ».
Первой целью команды Лю было разработать упрощенную технику, которая позволила бы быстро доставить G-CSF в мозг без сложных технологий, требующих высококвалифицированного персонала и оборудования. Это особенно важно при инсульте и остановке сердца, когда лечение в течение нескольких часов имеет решающее значение.
Вторая цель заключалась в разработке неинвазивного метода, чтобы продемонстрировать, что G-CSF доставляется в мозг и экспрессируется на терапевтических уровнях. Общая цель — успешно продемонстрировать на животных систему, которая может быть переведена на человека.
Доставка генов на мышиной модели ишемии головного мозгаИсследователи использовали мышиную модель повреждения мозга, вызванного блокировкой поступления кислорода в мозг. G-CSF был доставлен путем вставки гена G-CSF в аденовирус, который безопасен для людей и, как известно, эффективно инфицирует клетки мозга.
Затем аденовирус вводили через глазные капли. Преимуществом этого простого метода нанесения глазных капель является возможность легко проводить несколько процедур.
Доставка гена G-CSF в несколько моментов времени после индуцированной блокады привела к значительному снижению смертности, церебральной атрофии и неврологического дефицита, что было измерено с помощью поведенческого тестирования обработанных мышей.Проверка экспрессии генов и успешность лечения с помощью МРТИсследователи использовали МРТ, чтобы подтвердить, что G-CSF экспрессируется в головном мозге обработанных мышей, и визуализировать различия в повреждении тканей мозга как у контрольных, так и у обработанных мышей. Для контрольных мышей, которые не получали Г-КСФ в глазных каплях, метод МРТ выявил области мозга со сниженной метаболической активностью и возможной церебральной атрофией в результате ишемии.
Мыши, получавшие генную терапию G-CSF, сохранили нормальный уровень метаболической активности и не выявили никаких областей церебральной атрофии. В среднем после ишемии размер полосатого тела мозга мыши уменьшился более чем в 3 раза, с 15 квадратных миллиметров у нормальных мышей до менее 5 квадратных миллиметров.
Напротив, мыши, получавшие G-CSF, сохранили средний объем полосатого тела более 13 квадратных миллиметров, что близко к нормальному объему.Чтобы подтвердить экспрессию гена G-CSF, исследователи использовали контрастный агент, прикрепленный к фрагменту ДНК, который нацелен на ген G-CSF. Комбинированная молекула позволила получить МРТ-изображение экспрессии гена G-CSF в головном мозге обработанных мышей. Контрольные мыши, получавшие тот же аденовирус, несущий контрастный агент, связанный с другим контрольным геном, не давали сигнала МРТ в головном мозге.
«Мы очень воодушевлены потенциалом этой системы для дальнейшего использования в клинике, — говорит Лю. — Применение глазных капель позволяет нам с легкостью проводить дополнительные процедуры, когда это необходимо. МРТ позволяет нам отслеживать экспрессию генов и успех лечения в течение Время.
Тот факт, что оба метода неинвазивны, увеличивает способность к развитию и успешному тестированию методов генной терапии на людях ".В настоящее время группа предпринимает шаги, необходимые для клинического испытания, которое включает получение одобрения FDA на использование гена G-CSF у людей и сотрудничество с врачами для разработки протокола клинического испытания.